Camps magnètics dels corrents
Una càrrega elèctrica en moviment crea un camp magnètic al voltant, o sia qualsevol fil amb corrent queda envoltat de línies de camp magnètic circulars. Si dobleu aquell fil en una bobina, les línies de camp de cada volta se sumen dins per fer un camp fort i uniforme que corre al llarg de la bobina. Hi feu cabre més espires de fil, o hi empenyeu més corrent, i el camp de dins es fa més fort.
La fórmula
B = μ₀ · N · I / L
- B — camp magnètic (T): la força del camp magnètic dins la bobina
- μ₀ — permeabilitat del buit (T·m/A): una constant fixa que fixa com de fort un corrent produeix un camp magnètic
- N — nombre d'espires (turns): quantes voltes de fil formen la bobina
- I — corrent (A): quanta càrrega flueix pel fil cada segon
- L — longitud (m): la longitud de la bobina sobre la qual s'enrotllen les espires
Exemple resolt
Una bobina (solenoide) té 500 espires de fil enrotllades sobre una longitud de 0.5 metres, portant un corrent de 2 amperes. Quina és la força del camp magnètic de dins?
- N = 500 espires
- I = 2 A
- L = 0.5 m
- B = μ₀ · N · I / L
- B = (4π × 10⁻⁷ T·m/A) · 500 · 2 A / 0.5 m
B = 8π × 10⁻⁴ T
Posa't a prova
El solenoide té ara 1000 espires en lloc de 500, amb el mateix corrent i longitud. Què li passa al camp magnètic de dins?
- Resposta correcta: Es dobla a 16π × 10⁻⁴ T
- Es divideix per la meitat a 4π × 10⁻⁴ T
- Es queda igual a 8π × 10⁻⁴ T
Bé! B és proporcional a N, o sia doblar les espires dobla el camp: 4π×10⁻⁷ × 1000 × 2 A / 0.5 m = 16π × 10⁻⁴ T.
Al voltant d'un sol fil recte portant corrent, sense cap bobina, quina forma fan les línies de camp magnètic?
- Un camp uniforme com dins d'una bobina
- Línies rectes corrent pel fil
- Resposta correcta: Cercles embolcallant el fil
Exacte: un fil recte amb corrent queda envoltat de bucles magnètics circulars, seguint la regla de la mà dreta.
On ho veus
Una grua de ferralla deixa caure una bobina de fil, encén el corrent, i aixeca un cotxe: apaga el corrent i el cotxe cau. Cap magnetisme sense corrent, magnetisme ple a demanda: timbres, ressonàncies magnètiques i grues de ferralla són tots el mateix dispositiu, un solenoide el camp del qual comanes amb un interruptor.
Errors freqüents
Primer, la forma del camp: al voltant d'un fil recte les línies de camp formen cercles embolcallant el fil — no línies rectes, no un camp uniforme; el camp fort uniforme apareix només dins d'una bobina. Segon, l'escalat: B = μ₀ · N · I / L creix amb espires i corrent, o sia passar de 500 a 1000 espires al mateix corrent dobla exactament el camp de dins. El corrent fa el camp — un nucli de ferro només el concentra.
Com s'connecta
Aquest és el pivot del mòdul d'electromagnetisme de l'electricitat al magnetisme: la llei de Coulomb i la capacitat tractaven de càrregues en repòs, i aquí la càrrega en moviment — el corrent — remou un camp al voltant. La força de Lorentz, tot seguit, tanca el cercle: aquells camps empenyen enrere qualsevol altra càrrega en moviment que s'hi fiqui.